Двигун з урахуванням явища поверхневого натягу рідини. Креслення, опис

МОДЕЛЮВАННЯ
Безкоштовна бібліотека / Довідник / моделювання

Двигун з урахуванням явища поверхневого натягу рідини. Поради моделісту

моделювання

Явище поверхневого натягу рідини відоме давно, і з винаходом нового матеріалу – наноцелюлози з'явилася можливість створити цікавий рушій для іграшкової моделі човна.

У №24 від 2012 р. журналу "Chemical Science" було опубліковано статтю, що описує модель човна, що рухається за рахунок випаровування поверхнево-активної речовини. Як цю речовину використовується спирт, хімічна енергія якого перетворюється на механічну, ця енергія і наводить модель човна в рух. Випаровуючись, спирт проникає через мембрану (непроникний для рідини корпус човна, виготовлений з наноцелюлози), що призводить до зниження поверхневого натягу води в кормовій частині. Через різницю поверхневих натягів води спереду і ззаду човна відбувається її рух уперед.

Зміна величини поверхневого натягу води призводить до руху човна (натисніть для збільшення)

Цікаво відзначити, що аналогічний рушій описувався у книзі "Цікаві досліди з фізики" (Л.А Горєв, 1985 рік).

З картону виріжте платівку, форма якої показана на малюнку, і опустіть її на поверхню води, налитої в скляну ванну досить великих розмірів, наприклад діаметром 35 см і висотою 10 см. У центр вирізу картону покладіть на воду кристал камфари. Платівка на тривалий час починає рухатися. Чому?

Двигун на основі явища поверхневого натягу рідини
Човен із двигуном на основі камфори

Аналогічний опис схожого рушія є в підручнику фізики (Загальний курс фізики. Термодинаміка та молекулярна фізика. Т. II. Д.В. Сівухін. М., Наука, 1990):

Багато явищ пояснюються тим, що поверхневе натяг у різних рідин не однаково. Візьмемо, наприклад, маленьку модель кораблика з жерсті, в кормі якої зроблено невеликий отвір. Наллємо в кораблик трохи ефіру, щоб рівень вільної поверхні ефіру був дещо вищим за отвор. Потім пустимо кораблик плавати на поверхні води. Тоді він почне рухатися вперед, тобто у напрямку від корми до носа. Явище пояснюється тим, що поверхневий натяг ефіру менший за поверхневий натяг води. Ефір, що просочується через отвір у кормі, покриває поверхню води ззаду кораблика тонким шаром. Поверхневий натяг ефіру тягне кораблик назад. Однак ця сила менша за силу поверхневого натягу води, яка тягне його вперед. Результуюча цих двох сил спрямована вперед і наводить кораблик у рух.

Те саме явище спостерігається, коли маленькі шматочки камфори кидають на поверхню чистої води. Камфора повільно розчиняється у воді та зменшує її поверхневий натяг. Швидкість розчинення в різних місцях шматочка камфори не однакова і залежить від форми. Вона більша поблизу виступаючих гострих кінців шматочка. В результаті утворюється різниця поверхневих натягів, що приводить шматочок камфори в безладний і інтенсивний обертальний і поступальний рух. Явище спостерігається лише тоді, коли поверхня води досить чиста. Тонкий шар жиру зменшує поверхневе натяг води настільки, що розчинення камфори не може вже зробити його подальшого зменшення. Згідно з Релею, рух камфори припиняється, коли товщина шару олії на поверхні води досягає 2*10-7 см. У цьому випадку поверхневий натяг води на 28% менше, ніж для чистої поверхні води. Шар масла товщиною 1*10-7 см і нижче, згідно з Релеєм, практично не впливає на поверхневий натяг води.

І ще один опис рушія на основі поверхневого натягу рідини було опубліковано в журналі "Квант", 1982, №11.

Рухаюча "ракета" і кільця, що розходяться.

Виріжте з паперу "ракету" такої форми, як показано на малюнку 1, а. У точку А помістіть крапельку концентрованого мильного розчину або маленький шматочок мила. Якщо тепер опустити ракету на спокійну поверхню води, вона почне рухатися.

Двигун на основі явища поверхневого натягу рідини
Ракета та вертушка

Замість "ракети" можна зробити вертушку у формі літери S і помістити шматочки мила в точки А та А (рис. 1, б). Поспостерігайте, в який бік обертатиметься вертушка.

Рекомендуємо цікаві статті розділу моделювання:

▪ Кордова пілотажна модель літака

▪ Крапля на кордодромі

▪ Полегшення нервури

Дивіться інші статті розділу моделювання.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Машина для проріджування квітів у садах 02.05.2024

У сучасному сільському господарстві розвивається технологічний прогрес, спрямований на підвищення ефективності догляду за рослинами. В Італії було представлено інноваційну машину для проріджування квітів Florix, створену з метою оптимізації етапу збирання врожаю. Цей інструмент оснащений мобільними важелями, що дозволяють легко адаптувати його до особливостей саду. Оператор може регулювати швидкість тонких проводів, керуючи ним із кабіни трактора за допомогою джойстика. Такий підхід значно підвищує ефективність процесу проріджування квітів, забезпечуючи можливість індивідуального налаштування під конкретні умови саду, а також сорт та вид фруктів, що вирощуються на ньому. Після дворічних випробувань машини Florix на різних типах плодів результати виявились дуже обнадійливими. Фермери, такі як Філіберто Монтанарі, який використовував машину Florix протягом кількох років, відзначають значне скорочення часу та трудовитрат, необхідних для проріджування кольорів. ...>>

Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону 02.05.2024

Мікроскопи відіграють важливу роль у наукових дослідженнях, дозволяючи вченим занурюватися у світ невидимих для ока структур та процесів. Однак різні методи мікроскопії мають обмеження, і серед них було обмеження дозволу при використанні інфрачервоного діапазону. Але останні досягнення японських дослідників із Токійського університету відкривають нові перспективи вивчення мікросвіту. Вчені з Токійського університету представили новий мікроскоп, який революціонізує можливості мікроскопії в інфрачервоному діапазоні. Цей удосконалений прилад дозволяє побачити внутрішні структури живих бактерій із дивовижною чіткістю в нанометровому масштабі. Зазвичай мікроскопи в середньому інфрачервоному діапазоні обмежені низьким дозволом, але нова розробка японських дослідників дозволяє подолати ці обмеження. За словами вчених, розроблений мікроскоп дозволяє створювати зображення з роздільною здатністю до 120 нанометрів, що в 30 разів перевищує дозвіл традиційних метрів. ...>>

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Випадкова новина з Архіву

Робот для казино 26.12.2015

Шанувальникам Джеймса Бонда відомі два фільми про супер-шпигуна під назвою "Казино Рояле": один - неофіційна пародія 1967 р., другий - фільм 2006 р. з Деніелом Крейгом. І в тому, і в іншому фільмі є, звичайно, казино, в якому є круп'є. Однак, якщо комусь спаде на думку зняти за кілька років ще один ремейк, то там, можливо, вже не буде ні рояля, ні круп'я.

Власне, рояля не було вже 2006 р., хоча 1967 р. Бонд грав Дебюссі на фортепіано. А ось позбутися круп'я допоможе гонконгська фірма з виробництва ігрових автоматів Paradise Entertainment, яка нещодавно представила робота, що виконує ці функції не гірше за людей. Симпатична китайська "дівчина" на ім'я Мін була показана на відбулися наприкінці листопада цього року в Макао - найбільшому у світі гральному центрі - міжнародному ярмарку виробників, пов'язаних з індустрією азартних ігор.

Поки що Мін уміє тільки здавати карти, але творці планують оснастити робота-круп'я системою розпізнавання використаних карт, осіб особливо важливих персон та здатністю звертатися до ВІПів по імені та різними мовами. Крім того, у роботі передбачається використовувати вже існуючі в різних казино технології, що дозволяють виявляти при вході як ВІПів, так і неугодних відвідувачів та відправляти менеджерам залів SMS-повідомлення про їхнє прибуття. Розробники Мін вважають, що робот-круп'є може здавати карти на 30% швидше, ніж людина.

Втім, фірма Paradise Entertainment – не перша компанія, яка пропонує відмовитися від послуг круп'є. Добре відома своїми життєподібними роботами із зовнішністю Альберта Ейнштейна та Філіпа К. Діка гонконгська компанія Hanson Robotics, очолювана американським інженером Девідом Хенсоном (David Hanson), ще у травні цього року показала робота на ім'я Хан. Крім основних обов'язків круп'є, Хан використовує штучний інтелект і розрізняє стать, вік і расу відвідувачів, а також їх мова і може змінювати вираз обличчя в залежності від емоцій відвідувача.

Інші цікаві новини:

▪ Система безпеки для захисту моряків

▪ Рекламні щити водневого седана Toyota Mirai очищають повітря

▪ Автомобіль HiCar на основі Huawei HarmonyOS

▪ RPS-30/45/65 - компактні медичні джерела живлення

▪ Нові акумуляторні осередки для автобусів

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Відеотехніка. Добірка статей

▪ стаття Вдень з вогнем не знайти. Крилатий вислів

▪ стаття У якій європейській країні жінка може жити чоловічим життям лише зберігаючи цноту? Детальна відповідь

▪ стаття Обов'язки працівників та роботодавця при нещасному випадку

▪ стаття Підсилювач потужності звукової частоти на мікросхемі LM1875 Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Симетруючий підсилювач для електретного мікрофона Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages of this page

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт